有关白平衡的迷思

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johnyj

资深泡菜

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2009-10-17 04:40

--为什么人眼不需要白平衡，而相机需要白平衡？

按标准的说法，白平衡是为了重现不同色光照明下物体的本来颜色，因为人眼会适应微小的颜色变化，而相机不能。

这个说法看起来有点道理，可细想一下却让人迷惑：拍一张白炽灯照明下的白纸，人眼感觉是微微发黄的，而如果用这张白纸来自定义白平衡，那么白纸在最终的照片上就呈现为纯白色，可我就是想要拍白炽灯照明下物体的颜色啊，这么一“平衡”，当时的场景就不是我当时看到的晚上灯光下的情景，而是大白天看到的场景了。

有人说，“白炽灯下坐的时间长了，就感觉不到偏黄了”。这倒是有可能，但我同样可以说：“白炽灯下照出来的偏黄的照片看的时间长了，也就不觉得是偏黄了”。这些，是人眼的适应性，应该让人眼自己自然地产生，不该用机器自作聪明地去替人弥补。

为了模仿人眼的适应性而修改图像本来的颜色，我觉得是很奇怪的。

相关标签：白平衡

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johnyj

资深泡菜

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2009-11-03 22:34

原文由 babayu 发表

try

[babayu 编辑于 2009-11-03 20:35]

中间这张也是我能达到的最好效果，这是原图，应该大家都很熟悉。

其实这张标准测试图的正中上方就是一块有白、黑、灰三色的白平衡板，下方是一块标准色卡，只要对准灰板或色卡的单色区域即可校正。

可见，如果第一步白平衡转换已经错误，再怎么校正，必然有些通道数据始终为0，有些通道数据会溢出，怎么也难以达到原来该有的效果了。但RAW文件却始终是没有缺陷的。

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第 50 帖

babayu

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2009-11-03 20:51

try 2 亮度顏色修正

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第 49 帖

babayu

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帖子: 2626

2009-11-03 20:31

try

[babayu 编辑于 2009-11-03 20:35]

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第 48 帖

午夜凉风

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2009-11-03 20:03

不知原色是什么样的,试调

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第 47 帖

leek0

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2009-11-03 09:38

原文由 Greyhead 发表

看来，我的判断没有大错。

Wiki不是个认真学习的好场所。

“定义”白色，不如“定义”白体，正如“定义”黑体一样。

尽管你花了一点功夫学习，你还是没明白白平衡的意义所在。

唉！

能否簡單易明些說說白平衡的意义所在？！！！

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第 46 帖

leek0

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2009-11-03 09:35

原文由 johnyj 发表

呵呵，偶现在有一点明白了何种情况下需要白平衡了。

即使人眼能纠正关于白色的印象，但是纠正不了对于其他颜色的偏色。比如说暖色的荧光灯下，红色的笔就显现为橘红色，人虽然可以靠感觉认为纸还是白的，但笔到底是什么颜色就说不清了，一般会更确定是橘红色，其他一些中间的过渡色就更是难以分辨了。好的白平衡应该 ......

感覺好像不是這樣！！

當人眼能自動修正了偏色光源下的白色！
那麼便看到不偏色的白色了！
同場內其他各種顏色也一樣得到修正！

應該是說人眼修正了偏色光源模擬使看上去不再偏色！
！！！！！！！！！

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第 45 帖

johnyj

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2009-11-03 08:54

原文由 johnyj 发表
又回到人眼和CCD/CMOS的区别：人眼是一种非线性的感光元件，随着光强增加一倍，信号只增加一点，而CCD/CMOS则是光强增加一倍，信号就增加一倍。因此，即使红绿两个通道的输出差一倍，最终体现出来也不过是一个EV的差异，人眼很容易适应，但这么大的差异，足以让相片的颜色变得极为奇怪，尤其是在高光区，红色值如果比绿色值小一倍，肯定偏色的厉害。

这段结论，现在看，似乎说的不是很有道理，不过好像论坛上也没人看出来有啥不对。。。需要有个具体的例子

今天想到的是，这需要从白平衡拍白纸让机器自定白平衡参数的具体过程来分析.
大概过程是，机器拍一张白纸的照片，然后统计所有像素的红、绿、蓝三个通道各自的平均值，然后以绿色通道值为基准，算出红色和蓝色通道值需要放大达到和绿色通道值一样的倍率，这个倍率就是白平衡原始数据。

如果是象日光一样均匀分布在整个光谱的照明，因为绿色感光元件的感光范围几乎覆盖全部光谱，所以必然绿色通道有最大的输出，红色和蓝色覆盖范围小，输出也就小，输出大小和感光器件特性有关。但这个过程具体是如何的，粗略想了一下，可能要涉及到微积分，水比较深，暂且先做个记号，回头有空再讨论××××××××××××××

以某一个像素为例，这个像素在白纸成像后输出信号红色通道是128，绿色通道是255，蓝色通道是170.那么，为使这个像素最终在SRGB显示器上显示的时候成为255，255，255的纯白点，就需要分别将红色通道数值增益X2，蓝色通道数值增益X1.5 来获得SRGB的数值。

但是，实际上不能简单地就将红色通道乘以2和蓝色通道乘以1.5，因为那样乘完后，仅仅得出第一步处理后的中间值，也就是每个相机自定义的RAW色彩，还不是最后的SRGB色彩值。从相机的自定义RAW色彩转换到SRGB色彩，要经过一次矩阵转换。据说RAW色彩和SRGB的对应，是可以用ICC来规范的，但不知道是否能达到矩阵方式的平滑，这部分细节，也还是不是很清楚，需要再熟悉一下ICC的原理，而JASON说要谈ICC好久了，还没看到呢。。。

未完待续。。。

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第 44 帖

johnyj

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2009-11-03 08:08

原文由远远的看发表
这个世界本来就没有白色只有混合光谱，人眼本来就是色盲只有3种有缺陷的色感，而自然界的颜色是无穷的。盲人摸象，摸到啥就说大象是啥，白色就是色盲的人用自己色盲的眼睛的可怜的3种色觉定义的。

这句话今天又想了下，其实如果不算红外和紫外，三种色觉细胞输出信号的组合可唯一确定光谱上任何一个位置，据实验称是每种色觉细胞能分辨不同的100种输出，那么三种组合在一起，就是100X100X100=1000000，这也是人眼能分辨一百万种颜色的理论根据，足够了。

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第 43 帖

johnyj

资深泡菜

泡网分: 15.196

主题: 97

帖子: 1793

2009-11-01 10:15

这是IMAGING-RESOURCE上的5D2样片，RAW文件。

在DCRAW中将RGBG四个通道的放大倍率都设为1，去马赛克插值后并转换到SRGB色彩空间的JPEG图片就是这个样子。

DP1的图片，如果用严重过曝或欠曝来设定白平衡，也是类似的样子，三个通道放大倍率相同，然后转换到SRGB色彩空间并降噪后，出来的图也是整体发绿，这才是感光芯片真正见到的色彩。

这个图实在偏离人眼所见太多了。。。可见，白平衡调整各通道数值这一步是不可忽略的，对MSK芯片来说，是在马赛克插值计算之前，对于X3来说，是在色彩空间转换之前。

这第一步如果走错，后面是很难再调整的。不信的话，可试着用各种白平衡工具把这张0白平衡转换出来的样片恢复成正常样片的颜色看。。。

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第 42 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-28 22:28

又有一些新发现：

同样的X3F文件，用SILKYPIX和LIGHT ROOM打开，都能得到一个与自定义白平衡相对应的色温和色调值，但这两个软件给出的色温和色调值，有很大不同。

可见，真正影响白平衡的，不是这两个参数，这两个参数只是各种RAW处理软件根据自己的算法从原始白平衡参数里算出来的一个引申参数，用于图形方式的软件中，便于用户理解。

原始的白平衡参数在哪里？昨天那个LEICA M8.2的源文件实验让我了解到，一般相机厂商在源文件中提供的白平衡参数是四个乘数因子，分别应用于RGGB四个通道上，

以下命令显示某个5D2的RAW文件参数
D:\dcraw>dcraw.exe -i -v e5d2.cr2

Filename: e5d2.cr2
Timestamp: Fri Dec  5 14:04:51 2008
Camera: Canon EOS 5D Mark II
ISO speed: 100
Shutter: 1/12.3 sec
Aperture: f/8.0
Focal length: 70.0 mm
Embedded ICC profile: no
Number of raw images: 1
Thumb size:  5616 x 3744
Full size:   5792 x 3804
Image size:  5634 x 3753
Output size: 5634 x 3753
Raw colors: 3
Filter pattern: RGGBRGGBRGGBRGGB
Daylight multipliers: 2.391381 0.929156 1.289254
Camera multipliers: 2144.000000 1024.000000 1616.000000 1024.000000

可见，佳能提供的四个乘数因子分别是2144、1024、1616、1024，是按RGBG顺序排列的，也就是说该场景的红色信号增益要比绿色信号大1倍，蓝色信号增益比绿色信号大60%。

红色信号居然需要比绿色信号大一倍？？？我突然从这个数据明白了白平衡的必要性。

又回到人眼和CCD/CMOS的区别：人眼是一种非线性的感光元件，随着光强增加一倍，信号只增加一点，而CCD/CMOS则是光强增加一倍，信号就增加一倍。因此，即使红绿两个通道的输出差一倍，最终体现出来也不过是一个EV的差异，人眼很容易适应，但这么大的差异，足以让相片的颜色变得极为奇怪，尤其是在高光区，红色值如果比绿色值小一倍，肯定偏色的厉害。

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第 41 帖

編外人员

资深泡菜

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主题: 2

帖子: 5781

2009-10-28 18:04

原文由 johnyj 发表

白平衡是出片的第一重要元素。

概念和认识非常清楚！

https://forum.xitek.com/showarchives.php?threadid=358610

http://www.xitek.com/html/info/newbook/200902/05-11704.html

https://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=579261

[編外人员编辑于 2009-10-28 18:12]

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第 40 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-28 07:18

原文由老编发表
楼主的问题其实很简单，相机的自动白平衡就是模拟人眼看到的颜色，只是人眼处在大环境色温下，适应色彩的能力是生理错觉在起作用。
而相机模拟人眼拍到的颜色是在物理显示器上显示的固定颜色，人眼对物理显示色具有顽固的恒常性，所以人眼很难适应设备显示出的色彩。
这个“区别”只要认真仔细留意一下就清楚了，其实有些 ......

总算有空回这贴了，老编的话一时还不那么好理解，呵呵。。。

我感觉人眼是有一个缓慢的适应性，就拿我平时用的HDTV来说，我一直是设在D65的色温，而昨天改为8500K的色温，当时就感觉白得晃眼，不过大概一两天后，也就不觉得了。

我也有这样的经历：在白炽灯下呆久了以后，已适应了这种色温，这时把一支白天是大红色的笔拿来看，试图辨认它的颜色，是很难确定的。这时自己眼睛看到的肯定不是白天的那种大红色，而是种类似于桔红色的颜色。

因此我的看法是，这种情况下，人眼接受的信息仍然是笔的颜色加上一个外界光源导致的偏色，而并没有因为适应性而完全抵消外界光源产生的偏色，尤其是附近存在标准的白色光源（比如说我的HDTV）对比的情况下。

这么看，白平衡的最关键作用，还是为了在处理RAW文件的时候，可以更好地重现当时的照明状况，从而对三种颜色感光元件的信号正确地缩放，这样在随后的色彩空间转换中，就能获得最接近当时的色彩表现。这一点无论对X3还是MSK，都是一样的。

为证实这一点，我今天做了个实验：我用DCRAW把一个LEICA M8.2的RAW文件按文件自带的白平衡转换为PPM甲，使用一个不带任何校正的白平衡转换为PPM乙，之后再在CS中打开PPM文件，用灰点吸管按地面柏油路较色，出来的结果两张图有很大不同。这似乎可以说明，白平衡是出片的第一重要元素。

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第 39 帖

老编

资深泡菜

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主题: 25

帖子: 21449

2009-10-28 01:17

原文由 Greyhead 发表

自然界几乎不存在“纯白”。更不是把“6500K黑体发射的光谱当作纯白”，这个当作很离谱。

不是要保留什么，只是不愿意为这些很多人不愿意明白的事争论。不是不能明白，而是不愿意明白，或者是明明明白了，仍不愿意放下架子接受。

例如，楼下的那位［老编］就是个典型。

不愿意争论了。

说和啃书本都没用，要做到才是本事！！！我只看你的片子，这是硬道理！
我的片子你都不用看。

[老编编辑于 2009-10-28 01:22]

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第 38 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-24 05:35

原文由远远的看发表
这个世界本来就没有白色只有混合光谱，人眼本来就是色盲只有3种有缺陷的色感，而自然界的颜色是无穷的。盲人摸象，摸到啥就说大象是啥，白色就是色盲的人用自己色盲的眼睛的可怜的3种色觉定义的。

呵呵，这话觉得有点过于自卑了，只能说，以光谱为参照系，人眼的三种感光细胞各有一条感光曲线，如果以人眼为参照系，光谱就体现为人的各种颜色感。用哪个参照系，完全要看情况而定，厂商用光谱为参照系以便批量生产，而用户用眼睛为参照系以便做购买和使用决定。

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第 37 帖

Greyhead

泡菜

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帖子: 6385

2009-10-23 22:54

原文由 johnyj 发表

有关“什么是白色”这个命题还真是比较难缠，查了一下WIKI，觉得这个概念的关键在于：白色是人的一种感觉。
http://en.※※※※※※※※※.org/wiki/White

既然是感觉，那就肯定会是相对的，未必总是需要一个绝对标准，但在对比的情况下，人眼敏感到能区别1千万种颜色的差异，因此定义一个标准还是有必要的。D65显 ......

看来，我的判断没有大错。

Wiki不是个认真学习的好场所。

“定义”白色，不如“定义”白体，正如“定义”黑体一样。

尽管你花了一点功夫学习，你还是没明白白平衡的意义所在。

唉！

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第 36 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-23 20:45

原文由 Greyhead 发表

自然界几乎不存在“纯白”。更不是把“6500K黑体发射的光谱当作纯白”，这个当作很离谱。

有关“什么是白色”这个命题还真是比较难缠，查了一下WIKI，觉得这个概念的关键在于：白色是人的一种感觉。
http://en.※※※※※※※※※.org/wiki/White

既然是感觉，那就肯定会是相对的，未必总是需要一个绝对标准，但在对比的情况下，人眼敏感到能区别1千万种颜色的差异，因此定义一个标准还是有必要的。D65显然是CIE经过大量计算和实验后定义的。http://en.※※※※※※※※※.org/wiki/D65

其实白平衡这个词并不好，不如用矫正偏色来替代更恰当，偏色只要矫正到接近人眼当时的感觉就可以了。人的记忆是很差的，也不用特别精确。

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第 35 帖

Greyhead

泡菜

泡网分: 21.029

主题: 5

帖子: 6385

2009-10-23 11:17

原文由 johnyj 发表

呵呵，请别保留，痛苦的回忆说不定更能帮助了解真相。

呵呵，请别保留，痛苦的回忆说不定更能帮助了解真相。

我觉得，数个不同的白色物体放在一起，人肯定是可以得出一个自己认为是纯白的位置的，每个人的眼睛都不同，各人眼里的的纯白会有不同，一个人认为是纯白的，另一个人认为偏黄，另一个人认为偏蓝，但统计大批人的色彩视觉，从一个整体来看，目前标准是6500K黑体发射的光谱当作纯白，那就这么认了呗，有标准一切都好办。。。

自然界几乎不存在“纯白”。更不是把“6500K黑体发射的光谱当作纯白”，这个当作很离谱。

不是要保留什么，只是不愿意为这些很多人不愿意明白的事争论。不是不能明白，而是不愿意明白，或者是明明明白了，仍不愿意放下架子接受。

例如，楼下的那位［老编］就是个典型。

不愿意争论了。

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第 34 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-23 08:47

http://www_vendian_org/mncharity/dir3/blackbody/UnstableURLs/bbr_color.html

就这幅图看，6600K似乎更加近似SRGB的纯白。

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第 33 帖

johnyj

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-23 07:44

原文由 oldseniu 发表
我觉得现在大家有点本末倒置了,色彩应该是为人服务的.毕竟人才能赋予颜色意义的.

这话有理，其实白平衡要的不是一个科学的极为精确的结果，而是重现当时人眼整体的色彩感。背景的颜色有微弱差别，人眼应该可以适应，但颜色鲜艳的东西的色彩发生了奇怪的变化，比如红的变成紫的，那人眼立刻就能察觉到了。

因为成像机制不同，MSK的相机，白平衡的设置即使有误，用常见的白平衡工具调教一下也就基本※※不离十了；但X3的相机，白平衡对成像和出片都有影响，所以不得不重点关注这个方面。

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第 32 帖

oldseniu

资深泡菜

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主题: 4

帖子: 2289

2009-10-22 22:00

我觉得现在大家有点本末倒置了,色彩应该是为人服务的.毕竟人才能赋予颜色意义的.

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第 31 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-22 21:41

原文由 codewarrior 发表
我再添加一点资料：
x3f raw file specification
http://www_photofo_com/downloads/x3f-raw-format.pdf

X3F SIGMA Raw format documentation project
http://www_photofo_com/x3f-raw-format/

Decoding raw digital photos in Linux
http://www_cybercom_net/~dcoffin/dcraw/
......

谢了，这些都看了一圈，有些解码工具值得一试（偶的想法是解完后把白平衡一改，再压回去，哈，颜色一下就都对了）。。。目前好像没有人可以用X3F的数据转换成RGB数据，SILKYPIX做的转换，已接近SPP的效果，但似乎因为没有三层的感光特性曲线，解出来不是很对头。

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第 30 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-22 21:32

原文由 Greyhead 发表

你以为自己真的知道那张纸就是白色？

其实，你在主帖里提出问题，现在没几个人能弄明白。

我就不多说了。每一次多说几句，就是一次痛苦的回忆。

呵呵，请别保留，痛苦的回忆说不定更能帮助了解真相。

我觉得，数个不同的白色物体放在一起，人肯定是可以得出一个自己认为是纯白的位置的，每个人的眼睛都不同，各人眼里的的纯白会有不同，一个人认为是纯白的，另一个人认为偏黄，另一个人认为偏蓝，但统计大批人的色彩视觉，从一个整体来看，目前标准是6500K黑体发射的光谱当作纯白，那就这么认了呗，有标准一切都好办。。。

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第 29 帖

老编

资深泡菜

泡网分: 106.736

主题: 25

帖子: 21449

2009-10-22 21:30

楼主的问题其实很简单，相机的自动白平衡就是模拟人眼看到的颜色，只是人眼处在大环境色温下，适应色彩的能力是生理错觉在起作用。
而相机模拟人眼拍到的颜色是在物理显示器上显示的固定颜色，人眼对物理显示色具有顽固的恒常性，所以人眼很难适应设备显示出的色彩。
这个“区别”只要认真仔细留意一下就清楚了，其实有些相机的自动白平衡模拟人眼的性能还是相当不错的，只是人眼看物的现场环境与显示器显色上的区别造成的色度差异在作作怪而已。人眼还有一个“顽固特性”，即总是把白天阳光6500K下看到的白色和夜间的黑色当作看物颜色的参照基准，并永久记忆在脑子里，当环境色温改变时随时调出来与即时场景色进行对比，并加以生理上的调整和适应。当长时间在固定色温白炽灯环境下时，人眼会修正原有的参照基准，改即时环境色的黑白为基准去确认现场色，但这个基准不会永久保存。

这个色差现象很好证明，比如同一个场景或物体的颜色，人眼看到的现场没有那么鲜艳饱和是因为是物体色是光线照射物体后的反射色；而显示器上却很艳丽饱和，这是因为眼睛看到的色彩是发光物质（显像管或液晶体背光）形成的。当显示器上的照片有偏色时，眼睛调出的黑白参照基准（恒常）就失灵了，因为物理色比人眼更为恒常！

总结
显示器成色是靠密集有限的RGB点阵混合出来的色彩，所以看到的色彩很浓艳。而人眼在现场看到的颜色是物体本身粒子反射的颜色。引用像素概念来讲，物体粒子反射的色彩可以视为无限大像素，所以人眼看自然物颜色自然柔和。显示器像素是有限数量的RGB发光点阵所合成。
总之，照片色与人眼现场感受色需要我们认真加以观察、体会，和慢慢适应才能得到一个合理客观的色彩感。

[老编编辑于 2009-10-22 21:39]

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第 28 帖

codewarrior

泡菜

泡网分: 10.344

主题: 31

帖子: 302

2009-10-22 14:01

我再添加一点资料：
x3f raw file specification
http://www_photofo_com/downloads/x3f-raw-format.pdf

X3F SIGMA Raw format documentation project
http://www_photofo_com/x3f-raw-format/

Decoding raw digital photos in Linux
http://www_cybercom_net/~dcoffin/dcraw/

PROXEL X3F Tools
http://www_proxel_se/x3f.html

X3F Unpacker
http://www_photofo_com/downloads/x3f.zip

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第 27 帖

hefeicement

老坛泡菜

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主题: 56

帖子: 1359

2009-10-22 09:51

这有个定位问题,精确的色彩有时并不讨人喜欢,如一般女孩都喜欢肤色白一点,但却不是真实的.

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第 26 帖

Greyhead

泡菜

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2009-10-22 07:59

原文由 johnyj 发表

呵呵，偶现在有一点明白了何种情况下需要白平衡了。

即使人眼能纠正关于白色的印象，但是纠正不了对于其他颜色的偏色。比如说暖色的荧光灯下，红色的笔就显现为橘红色，人虽然可以靠感觉认为纸还是白的，但笔到底是什么颜色就说不清了，一般会更确定是橘红色，其他一些中间的过渡色就更是难以分辨了。好的白平衡应该 ......

你以为自己真的知道那张纸就是白色？

其实，你在主帖里提出问题，现在没几个人能弄明白。

我就不多说了。每一次多说几句，就是一次痛苦的回忆。

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第 25 帖

johnyj

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2009-10-22 07:48

原文由 Greyhead 发表
等着看热闹，到现在也没看成。

楼主自己就离题越来越远了。

呵呵，偶现在有一点明白了何种情况下需要白平衡了。

即使人眼能纠正关于白色的印象，但是纠正不了对于其他颜色的偏色。比如说暖色的荧光灯下，红色的笔就显现为橘红色，人虽然可以靠感觉认为纸还是白的，但笔到底是什么颜色就说不清了，一般会更确定是橘红色，其他一些中间的过渡色就更是难以分辨了。好的白平衡应该在矫正纸的颜色的同时，也部分纠正其他的颜色，但并不完全回到它们在日光下的颜色，而是尽量和人当时的印象接近。

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第 24 帖

Greyhead

泡菜

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帖子: 6385

2009-10-22 06:54

等着看热闹，到现在也没看成。

楼主自己就离题越来越远了。

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第 23 帖

johnyj

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2009-10-22 06:38

原文由 SlimX 发表
RAW格式拍片，机内白平衡设定和后期SPP里白平衡设定有什么不同吗？在不动色盘的前提下。

今天用小三角架试了下，如果不进行色盘修正，X3F默认设定出片，机内设SUNLIGHT拍，或机内自定义白平衡拍，然后SPP里解图的时候选SUNLIGHT，出来的片子直方图基本相同，有微小的差别可能是两次拍摄的取景误差所致。

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